Espintrónica para impulsar la electrónica de nueva generación
Un grupo de físicos de cinco universidades europeas ha diseñado una forma de utilizar las corrientes de espín para procesar información si necesidad de trasladar cargas eléctricas. La investigación se llevó a cabo en el marco del proyecto INSPIN, financiado por la Unión Europea, y representa un avance importante en el campo emergente de la espintrónica (el estudio de las propiedades del espín electrónico) que podría allanar el camino hacia nuevas alternativas a la electrónica convencional en el futuro. Los magnones, las cuasipartículas asociadas a las excitaciones de los materiales magnéticos conocidas como ondas de espín, se consideraron candidatos interesantes para transportar información, ya que presentan una disipación de energía reducida. Nueva forma de transportar información El equipo de INSPIN ha dedicado los últimos tres años a diseñar nuevas formas de detectar, manipular y transportar corrientes de espín dentro de aislantes magnéticos. «Un magnón se comporta como una partícula aunque en realidad es una onda y esta es la que lleva la información», explica Arne Brataas, coordinador del proyecto y profesor de física en la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología. «Manipulando esta onda, podemos cambiar la forma en que manipulamos y transportamos la información». Para que esto funcione, es necesario poder integrar este nuevo tipo de espintrónica en aislantes con la electrónica convencional. En consecuencia, encontrar la interfaz adecuada entre el aislante y el metal era sumamente importante. «El principal desafío fue convertir la señal eléctrica en esta señal de espín dentro del aislante y el proceso relacionado con su extracción: como introducir y extraer la señal», explica el Prof. Brataas. «Esto fue difícil porque al principio del proyecto no conocíamos el mecanismo dominante responsable de la transferencia de la información desde la carga eléctrica al espín». El equipo también estudió si distintas combinaciones de materiales permitirían realizar la conversión de forma más o menos eficiente. «Se analizaron muchos tipos distintos de materiales, pero encontramos que la conversión es bastante robusta y no depende demasiado del tipo de material», explica el Prof. Brataas. Menos calor El hecho de que esta nueva forma de transportar información vaya acompañara de muy poca disipación de energía es importante. En los dispositivos basados en la electrónica convencional a base de cargas, a medida que el tamaño disminuye resulta más difícil evitar el sobrecalentamiento. «Uno de los motivos de este trabajo era encontrar formas de procesar información que generasen menos calor», dice el Prof. Brataas, «es decir, ver si podemos hacerlo con un consumo reducido, pudiendo generar señales sin generar mucho calor». Tres años después de iniciar el proyecto, el equipo de INSPIN ha logrado su objetivo principal de utilizar una entidad totalmente distinta para transportar información haciendo un transistor que funciona totalmente a base del espín. Aunque INSPIN ha finalizado, los investigadores participantes seguirán estudiando esta área de la ciencia fundamental y seguirán desarrollando esta tecnología que consideran que podría convertirse en algo totalmente revolucionario en el futuro.
Palabras clave
INSPIN, espintrónica, corrientes de espín, magnones, aislantes magnéticos, disipación de energía
